[發(fā)明專利]負(fù)極材料及其制備方法與應(yīng)用、負(fù)極片與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110648445.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115472829A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘廣宏;蘇志江;梁文斌;衛(wèi)昶;陳全彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號(hào): H01M4/583
• 分類號(hào): H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;趙澤麗

本發(fā)明涉及碳材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種負(fù)極材料及其制備方法與應(yīng)用、一種負(fù)極片與應(yīng)用。該負(fù)極材料具有以下特征：(1)所述負(fù)極材料的總孔體積≤0.02cm³/g，孔徑為2?50nm的介孔體積為0.0001?0.02cm³/g；(2)所述負(fù)極材料通過(guò)拉曼光譜獲得的D峰和G峰的高度比滿足以下條件：0.20≤ID/IG≤1。負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)致密度高、晶粒尺寸小，使得包含該負(fù)極材料的電池不僅具有高的充放電容量、高的首次庫(kù)倫效率、倍率性能優(yōu)異，更具有優(yōu)異的持續(xù)高倍率循環(huán)性能，并且制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳材料領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)極材料及其制備方法與應(yīng)用、一種負(fù)極片與應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子電池負(fù)極主要是碳材料，包括無(wú)定形碳、天然石墨和人造石墨。石墨具有規(guī)則層狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異導(dǎo)電性，其理論比容量為372mA·h/g，效率高，是目前主流的負(fù)極材料。目前開(kāi)發(fā)人造石墨的原料主要有三類：同性焦，瀝青膠和針狀焦。同性焦基人造石墨結(jié)晶度度低，各向同性度高，容量低，功率性高。針狀焦基人造石墨容量高，倍率相對(duì)差些，瀝青膠一般居于二者之間。

CN104681786A公開(kāi)了一種煤基負(fù)極材料。該煤基負(fù)極材料是由煤基材料石墨化內(nèi)層、中間層及分布于表面的外層組成。其制備方法包括：將煤基材料經(jīng)過(guò)粉碎處理；再加入粘結(jié)劑，或粘結(jié)劑和改性劑混合；然后進(jìn)行壓型、高溫石墨化，制成成品。

CN111232970A公開(kāi)了一種石墨負(fù)極材料、鋰離子電池、制備方法和應(yīng)用。所述的制備方法包括以下步驟：將中間相碳微球生球、無(wú)煙煤粉與催化劑的混合物進(jìn)行石墨化高溫處理，即可；其中，所述的中間相碳微球生球與所述的無(wú)煙煤粉的質(zhì)量比為1:9-8:1；所述無(wú)煙煤粉的粒徑D₅₀為10-20μm。

CN111628146A公開(kāi)了一種瀝青填充微晶石墨制備鋰離子電池負(fù)極材料的工藝，以微晶石墨為原料，加入中低溫煤焦油進(jìn)行混捏處理，得到改性微晶石墨；再將改性微晶石墨轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，加入液態(tài)中溫瀝青進(jìn)行混合，升溫至350-500℃，抽真空后靜置1-3h，然后充入惰性氣體，加壓靜置2-5h，泄壓后得到瀝青填充型微晶石墨；然后將瀝青填充型微晶石墨進(jìn)行軋片、制粉、碳化、篩分、除磁，得到目標(biāo)產(chǎn)品。

上述現(xiàn)有技術(shù)提供的負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜、成本高，并且制得的負(fù)極材料雖然能夠提供較高的電池容量以及首次庫(kù)倫效率，但是電池的持續(xù)高倍率循環(huán)性能不足，無(wú)法滿足市場(chǎng)的實(shí)際需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、持續(xù)高倍率循環(huán)性能差且制備工藝復(fù)雜、成本高的問(wèn)題，提供一種負(fù)極材料及其制備方法與應(yīng)用，該負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)致密度高、晶粒尺寸小，使得包含該負(fù)極材料的電池不僅具有高的充放電容量、高的首次庫(kù)倫效率、倍率性能優(yōu)異，更具有優(yōu)異的持續(xù)高倍率循環(huán)性能，并且制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料具有以下特征：

(1)所述負(fù)極材料的總孔體積≤0.02cm³/g，孔徑為2-50nm的介孔體積為0.00001-0.02cm³/g；

(2)所述負(fù)極材料通過(guò)拉曼光譜獲得的D峰和G峰的高度比滿足以下條件：0.20≤ID/IG≤1。

本發(fā)明第二方面提供一種負(fù)極材料的制備方法，其中，所述方法包括以下步驟：

(1)將煤進(jìn)行粉碎，得到煤顆粒；

(2)將所述煤顆粒進(jìn)行石墨化，得到石墨化材料；

(3)將所述石墨化材料與改性劑進(jìn)行混合后，得到混合料；

(4)在空氣氣氛下，將所述混合料進(jìn)行預(yù)氧化，得到預(yù)氧化樣品；